一种基于m序列的图像随机加密与实时传输方案

《一种基于m序列的图像随机加密与实时传输方案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、一种基于m序列的图像随机加密与实时传输方案

2、第1　一种基于m序列的图像随机加密与实时传输方案解鲲，乌旭(大连理工大学电信学院辽宁大连116024)摘要：提出了一种基于m序列的图像随机加密与实时传输方案。在加密时用m序列构造的相位函数取代了双相位编码方法中用作密钥的随机相位掩模，极大地压缩了密钥的数据量，使密钥的传送更加方便快捷。并在前有基础上加以改进，可以轻松地加密彩色图像。在完成加密后，可实时地在网络上传送加密图像，在接收端进行解密。最后进行了计算机模拟实验，实验结果表明该方案是可行的，并且易于实际应用。关键词：m序列；图像加密；图像传

3、输；随机加密引言近年来，互联网飞速发展，极大地方便了人们的生活和工作。在网络上传送音频、视频和图像等多媒体信息的需求也日益增多，由此信息的安全与保密显得尤为重要。对于图像信息，加密算法主要有2类：(1)将图像文件当作普通的二进制数据文件，用纯密码算法进行加密处理。(2)图像象素地址扰乱加密算法。但这两类算法都没有考虑到图像信息的特征。相对而言，Javidi等人采用双相位编码技术［1，2］，用随机相位掩模对图像的相位信息加密，这样得到的加密图像具有更好的保密性能。但如果采用随机相位掩模就必须对其进行保存以用于解密，从而给解密带来不便，不易

4、实现不同图像用不同密钥加密，而且密钥的数据量比较大，传送起来比较费时。针对以上问题，本文提出一种基于m序列的图像随机加密与实时传输方案［3］。在加密时用m序列构造的相位函数取代了Javidi等人双相位编码方法中用作密钥的随机相位掩模。用产生m序列的初始参数作为密钥，对不同图像根据不同的初始条件可获得不同的密钥用来加密。完成加密时，将加密图像和初始参数发送到接收端。解密时分别从相应的初始参数获得重构的m序列，并产生相应的解密密钥进行解密。从而极大地压缩了密钥的数据量，不再有随机相位列阵存储和传送的困难。2图像加密2.1m序列伪随机序列(

5、PseudoRandomSequences)既有随机序列的随机特性，又有随机序列所不具备的规律性，可以方便地重复和产生。窃密者若要获取信息就必须准确知道所用伪随机序列的长度、种类和初始状态，但不同长度的伪随机序列有无数种，同一长度的伪随机序列当级数较大时也有很多种，所以窃密是比较困难的。因此伪随机序列在信息安全上有着广泛地应用。m序列就是一种较为常用的伪随机序列。ｍ序列是线性反馈移位寄存器的最大长度序列，是预先可确定、能重复产生的伪随机序列。移位寄存器是由n个串接的寄存器、1个移位时钟发生器以及1个由模2加法器组成的反馈逻辑线路所构成的，

6、每个寄存器称为移位寄存器的级，每一级只能为0和1两种状态中的一种。移位时钟到来时使每一级的状态向下一级移动，成为下一级的新状态。带有反馈逻辑线路的移位寄存器其末级输出序列满足反馈逻辑函数：其中：⊕表示模2加法运算，Ci=1或0(i=1，2，…，n)，视第i级是否参加模2运算而定。与反馈逻辑函数相对应的多项式叫作该反馈移位寄存器的特征多项式，表达式如下：当特征多项式为本原多项式时，序列发生器成为生成最长周期的m序列发生器。其周期T与阶数n的关系为：T=2n-1。可以通过查表来寻找本原多项式［4］。知道了m序列的本原多项式，就可以确定产生

7、该序列的反馈逻辑函数。生成ｍ序列还需有相应的移位寄存器初始值，也就是说，一个本原多项式和相应的移位寄存器初始值决定了一个ｍ序列。改变移位寄存器的初始值（全0除外）可以得到不同的m序列。2.2加密原理设f(x，y)表示待加密的图像，n(x，y)表示均匀分布在（0，2π）上的随机函数。应用在空间域中，x，y为空间域坐标。加密时，输入的原始图像f(x，y)首先被随机相位函数exp［jn(x，y)］所调制，完成空间域的加密。然后对调制后的图像进行傅里叶变换，在频谱面上用另一个相位函数exp［jb(α，β)］对其滤波，其中b(α，β)是由m序列构

8、造的函数，α、β为频率域坐标，b(α，β)中的元素分布在（0，2π）。最后的加密图像变为：e(x,y)=｛f(x,y)exp［jn(x,y)］｝*h(x,y)(3)其中：*表示卷积运算，h(x，y)为exp［jb(α，β)］的逆傅里叶变换。